Введение к работе
Актуальность темы исследования. Большое количество деталей при ремонте техники выбраковывается с износом, не превышающим предельные значения. Установлено, что капитальный ремонт машины обходится в 2…3 раза дешевле, чем приобретение новой. Использование в качестве запасных частей деталей со списанной техники, годных для вторичного использования при ремонте, экономически и технически выгодно и целесообразно. Себестоимость восстановленных деталей не превышает 50…70 % цены на новые детали при ресурсе 80…90 % ресурса новых.
Надежность машины возрастет, если технологические процессы, применяемые при ремонте, будут находиться на уровне основного производства или выше его по двум главным параметрам: обеспечению долговечности путем повышения износостойкости поверхностей; применению научно обоснованных норм точности изделий.
Степень разработанности проблемы. Исследованием проблем обеспечения норм точности и взаимозаменяемости при изготовлении, эксплуатации и ремонте машин в АПК, занимались многие отечественные ученые: Балабанов В.И., Голубев И.Г., Дорохов А.С., Ерохин М.Н., Иванов А.И., Карепин П.А., Кряжков В.М., Лезин П.П., Левшин А.Г., Лельчук П.П., Леонов О.А., Михлин В.М., Пучин Е.А., Сковородин В.Я., Фатхутдинов Р.А., Халфин М.А., Черноива-нов В.И., и др. Нерешенными в полной мере остаются вопросы разработанности и использования методов расчета точностных параметров для целого ряда соединений и практических рекомендаций по применению тех или иных посадок, оценки качества обработанных поверхностей деталей с позиции точности.
В частности, методики расчета функциональных и технологических натягов, допусков и отклонений деталей для цилиндрического соединения со шпонкой не существует, посадки выбираются по методам подобия и прецедентов.
Цель исследования состоит в разработке теоретических, методических положений и практических рекомендаций по совершенствованию и использованию теории точности и основ взаимозаменяемости для цилиндрических соединений со шпонками с целью значительного повышения их долговечности.
Чтобы достигнуть поставленной нами цели, были определены и выполнены следующие задачи:
проведен анализ методик расчета точностных параметров различных цилиндрических соединений;
разработана методика расчета точностных параметров цилиндрических соединений со шпонкой;
разработан метод процентной взаимозаменяемости для соединений с натягом, когда бракованные валы соединяются с бракованными отверстиями и получается годное соединение;
разработана методика проведения микрометража и измерений
поверхностей вала и отверстия, образующих соединение;
проведено научное обоснование выбора средств измерений для контроля поверхностей отверстия и вала;
апробирована методика расчета посадок цилиндрических соединений со шпонками и получены новые посадки в соединениях;
проведен анализ точности обработки соединяемых поверхностей деталей,
обнаружен брак и предложено использовать метод процентной
взаимозаменяемости;
с целью уменьшения незавершенного производства при использовании метода процентной взаимозаменяемости предложено смещать центр рассеяния размеров вала;
Определена экономическая эффективность внедрения новых посадок, методов процентной взаимозаменяемости и сдвига зоны рассеяния.
Объектом исследования являются унифицированные редуктора
сельхозмашин.
Предметом исследования являются методики расчета и выбора посадок, методы обеспечения взаимозаменяемости и технологические решения для снижения брака в процессе изготовления и ремонта деталей машин.
Теоретической и методологической основой диссертационного
исследования послужили труды российских и зарубежных ученых по
проблемам развития аграрного сектора экономики в целом, вопросам
повышения эффективности использования машин в сельском хозяйстве, вопросам развития машиностроительного и ремонтного производства и обеспечения норм взаимозаменяемости деталей, Законы и Постановления Правительства и другие законодательные и нормативные акты РФ.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследований: аналитический, расчетный, сравнительный, графический, моделирования, проектирования, и другие методы.
Научная новизна:
разработана методика расчета и выбора посадок цилиндрических соединений со шпонкой на базе классической методики расчета посадок с натягом, а именно: в расчеты включена ширина шпонки; при нагружении предложено учитывать не только крутящий момент и осевую силу, но и радиальную и консольную нагрузки, их совместное интегрированное влияние на расчетные натяги; получены зависимости для определения наибольшего натяга из условия быстрой разбираемости соединения в полевых условиях; усовершенствован расчет поправок на смятие шероховатости поверхности и на тепловую деформацию элементов соединения.
разработан новый метод неполной взаимозаменяемости – метод процентной взаимозаменяемости соединений с натягом, где научно обоснованы предельные отклонения размеров валов с неисправимым баком и размеров отверстий с исправимым браком (и наоборот) для сборки годных соединений по величинам натягов.
Практическую значимость диссертационной работы составляет предложенная методика расчета посадок цилиндрических соединений со шпонкой, метод процентной взаимозаменяемости для посадок с натягом, рекомендации
по сдвигу центра рассеяния размеров одной из деталей для уменьшения количества незавершенного производства, а также полученные в результате расчета посадки для редукторов сельхозмашин.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в практическую деятельность предприятий АО «Моссельмаш» (г. Москва), АО «Авторемонтный завод №5 (г. Москва) и ООО «Оптимум авто» (г. Москва).
Апробация работы. Главные тезисы настоящей диссертационной работы были освещены и положительно оценены на всероссийских и международных научно-практических конференциях: «Наука и практика в управлении качеством, метрологии и сертификации» (г. Москва, 2014 г., ФГБОУ ВПО «МГАУ им. В.П. Горячкина); «Доклады ТСХА» (г. Москва, 2015 г., 2016 г., 2017 г., ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева); «Актуальные проблемы агроинженерии в XXI веке. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 30-летию кафедры технической механики конструирования машин» (г. Белгород, 2018 г., ФГБОУ ВО БГАУ имени В.Я. Горина).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, перечень которых приведен в конце автореферата, из них 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов по работе, библиографического списка, включающего 107 источника, и приложения на 4 стр. Основной материал диссертации изложен на 135 страницах компьютерного текста, содержит 23 таблицы, 30 рисунков.